系統(tǒng)集成課件

1、第六章 系統(tǒng)集成目錄6.1 光集成的方式 6.1.1 功能集成 6.1.2 個數(shù)集成6.2 光集成的類型 6.2.1 全光集成 6.2.2 混合光電集成6.3 光集成的技術(shù)途徑 6.3.1 單片集成 6.3.2 混合集成6.1 光集成的方式實現(xiàn)集成的基本單元光源器件：DFB-LD、DBR-LD、VCSEL、光檢波器件：波導(dǎo)型PD/APD、光傳導(dǎo)器件：光波導(dǎo)、各類波導(dǎo)變換器件、光處理器件：調(diào)制器、光開關(guān)、 6.1.1 功能集成 6.1.2 個數(shù)集成6.1.1 功能集成功能集成 把不同功能的元件集成為一體構(gòu)成具有新的功或者具有更好性能、更高功能的新器件或系統(tǒng)優(yōu)勢小型化低成本化高可靠起因與IC一樣，

2、解決“連接”問題也是光子集成的起因1、集成光發(fā)射機(jī)2、集成高速光通信光源3、集成化帶隔離器光源4、MOPA-“863”項目6.1.2 個數(shù)集成個數(shù)集成將多個相同的器件集成為一體優(yōu)勢小型化低成本化高可靠？起因與IC一樣，解決“連接”問題也是光子集成的起因光互連成為現(xiàn)代信息處理的必然1、一維LD陣列 2、二維LD陣列3、光開關(guān)陣列6.2 光集成的類型6.2.1 全光集成-Photonic Integrated Circuit (PIC) 基本器件：光波導(dǎo)、光源、光檢波器、光 調(diào)制器等6.2.2 混合光電集成-Optic-Electronic Integrated Circuit (OEIC) 基本

3、器件：光子器件和電子器件6.2.1 全光集成6.2.2 光電混合集成OEIC發(fā)展方向新的設(shè)計概念：可集成單元-功能模塊；適合于OEIC的新工藝探索；精簡工藝流程；緊湊的芯片設(shè)計；解決光學(xué)和電子學(xué)器件之間的工藝兼容性；解決熱隔離和電隔離;提高光耦合效率并減少耦合難度表6.1 光學(xué)元件與電子學(xué)元器件的特征比較特征項光學(xué)元件電子學(xué)元器件基本作用光波導(dǎo)中的光傳輸及光與電子、晶格的相互作用襯底表面附近的電子傳輸與控制基本元器件光波導(dǎo)、半導(dǎo)體激光器等晶體管、電容、電阻元器件尺寸（厚度方向）波長（微米）量級，甚至納米量級數(shù)十納米至數(shù)微米元器件尺寸（長度方向）微米至數(shù)毫米，個別達(dá)納米數(shù)十納米至數(shù)微米與其它部件

4、的連接難-精密的位置精度，光波導(dǎo)容易-電器布線，導(dǎo)體可靠性有問題，通常需要檢測全部元器件近乎沒有問題，通常只進(jìn)行抽檢制作工藝多樣，有特殊工藝，研究開發(fā)中基本平面工藝，成熟集成度（基本元器件）幾個數(shù)百幾十百萬以上6.3 光集成的技術(shù)途徑光集成的必要性-CR-D必須開發(fā)一種新的光體系技術(shù)減少光體系組裝成本，適合大批量生產(chǎn)應(yīng)用范圍廣泛外形適合于目前的電子組裝工藝電子學(xué)體系成功經(jīng)驗的借鑒（VLSI）單片集成（同一襯底材料上的集成技術(shù)）混合集成（不同襯底材料光學(xué)器件、電子學(xué)器件之間在光、電或另外襯底上的集成技術(shù)）6.3.1 單片集成基本工藝-延續(xù)硅平面工藝+部分特俗工藝?yán)щy-光、電器件的工藝不兼容現(xiàn)狀-非常不成熟，僅有部分器件商品化表6.3 光集成與電子集成的比較電子集成光集成材料單一材料多種材料（化合物半導(dǎo)體、石英玻璃、鈮酸鋰等）集成密度相當(dāng)高受以下限制：波導(dǎo)尺寸、元件尺寸（彎曲、定向耦合器）、光纖直徑等信號出入端電連接光纖連接-對準(zhǔn)與接觸均困難表6.4 集成光路用的襯底材料無源有源材料石英-或-半導(dǎo)體化合物硅鈮酸鋰鉭酸鋰五氧化鉭五氧化鈮硅6.3.2 混合集成市場需求FTTX：X=Home，F(xiàn)loor，Office，Home，全光網(wǎng)絡(luò)：波長路由選擇，現(xiàn)狀光電子部件（TOSA、ROSA等）及光電模塊今后的發(fā)展方向平面光回路（planar lightwave circuitPLC)平臺異質(zhì)